JP7222160B2 - Electronic component, patch antenna and antenna device comprising the patch antenna - Google Patents

Electronic component, patch antenna and antenna device comprising the patch antenna Download PDF

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Description

本発明は電子部品、パッチアンテナ及びそのパッチアンテナを備えるアンテナ装置に関し、特に、表面実装される電子部品、パッチアンテナ及びそのパッチアンテナがプリント基板上に表面実装されたアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an electronic component, a patch antenna, and an antenna device including the patch antenna, and more particularly to a surface-mounted electronic component, a patch antenna, and an antenna device in which the patch antenna is surface-mounted on a printed circuit board.

近年、無線通信を通じて他の電子機器との間で情報を送受信する小型の電子機器が広範な分野で採用されている。このような電子機器には電波を受信する小型のアンテナ装置が搭載され、この種のアンテナ装置として、誘電体パッチアンテナが実用化されている。 2. Description of the Related Art In recent years, small electronic devices that transmit and receive information to and from other electronic devices through wireless communication have been used in a wide range of fields. Such electronic equipment is equipped with a small antenna device for receiving radio waves, and a dielectric patch antenna has been put into practical use as this type of antenna device.

誘電体パッチアンテナは、アンテナが内蔵されている誘電体素子の一表面の概ね全面に金属薄膜からなるグラウンド電極を備える。この誘電体パッチアンテナは、そのグラウンド電極をプリント基板のランド上に半田付けすることで表面実装され、小型のアンテナ装置を構成する。 A dielectric patch antenna includes a ground electrode made of a thin metal film over substantially the entire surface of a dielectric element in which the antenna is built. This dielectric patch antenna is surface-mounted by soldering its ground electrode onto a land of a printed circuit board to form a compact antenna device.

このような表面実装技術では、まず、プリント基板のランドに予めペースト半田を印刷し、そのペースト半田とグラウンド電極が接するように誘電体パッチアンテナをプリント基板のランド上に載置する。そして、リフロー処理により、半田を一旦溶融させた後、再度固化することにより、プリント基板のランドと誘電体パッチアンテナのグラウンド電極とを機械的に固定すると共に電気的に接続する。 In such a surface mounting technique, first, solder paste is printed on the land of the printed circuit board in advance, and the dielectric patch antenna is placed on the land of the printed circuit board so that the solder paste and the ground electrode are in contact with each other. Then, the solder is once melted by a reflow process and then solidified again, thereby mechanically fixing and electrically connecting the land of the printed circuit board and the ground electrode of the dielectric patch antenna.

一般に、電子部品を表面実装するときには、電子部品を、ランド上で溶融した半田の表面張力により一旦保持させることで、そのセルフアライメント効果により、ランドの位置に対する電子部品の搭載位置を精度よく制御することができることが期待できる。 In general, when an electronic component is surface-mounted, the electronic component is once held by the surface tension of the solder melted on the land, and the self-alignment effect allows the mounting position of the electronic component to be accurately controlled with respect to the position of the land. You can expect to be able to.

ところが、金属材料からなるグラウンド電極は、誘電体素子の一表面の概ね全面に形成されている。このような金属材料は半田に対する濡れ性が高く、溶融された半田がグラウンド電極表面の全体に広がることから、表面張力による保持力が低下する。それゆえ、半田を溶融させた後、再度固化するまでの間に、誘電体パッチアンテナがプリント基板上で平行移動及び回転移動して、所定の搭載位置からずれる虞がある。 However, the ground electrode made of a metal material is formed on substantially the entire surface of the dielectric element. Such a metal material has a high wettability to solder, and the melted solder spreads over the entire surface of the ground electrode, thereby reducing the holding force due to surface tension. Therefore, after the solder is melted and before it is solidified again, the dielectric patch antenna may move in translation and rotation on the printed circuit board, and may deviate from the predetermined mounting position.

本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大面積の電極を有する電子部品、すなわち、大面積のグラウンド電極を有する誘電体パッチアンテナを、高い位置精度をもってプリント基板に表面実装する技術を、低い製造コストで提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an electronic component having a large-area electrode, that is, a dielectric patch antenna having a large-area ground electrode with high positional accuracy. To provide a technology for surface mounting on a printed circuit board with a low manufacturing cost.

上記目的を達成するため、本発明の本発明の第1の態様の電子部品によれば、実装面を有する基体と、その基体の実装面に配置され、概ね矩形形状を有する電極と、を備え、電極は、その4つの頂点の各々の近傍に、矩形形状の頂点で交差する2つの辺のうち、一辺に設けられた1つのスリットと他辺に設けられた他のスリットと、を有する、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, an electronic component comprises a substrate having a mounting surface, and an electrode having a substantially rectangular shape disposed on the mounting surface of the substrate. , the electrode has, in the vicinity of each of its four vertices, one slit provided on one side and another slit provided on the other side of the two sides that intersect at the vertices of the rectangular shape, It is characterized by

本発明の第2の態様によれば、上記第1の態様において、1つのスリットは、一辺から内側へ、一辺と概ね直交する方向に延在し、他のスリットは、他辺から内側へ、他辺と概ね直交する方向に延在する、ことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, one slit extends inward from one side in a direction substantially orthogonal to the one side, and the other slit extends inward from the other side, It is characterized by extending in a direction substantially perpendicular to the other side.

本発明の第3の態様のパッチアンテナによれば、第1の面と、第1の面と対向する第2の面と、を有する誘電体素子と、誘電体素子の第1の面に配置された放射電極と、誘電体素子の第2の面に配置され、概ね矩形形状を有するグラウンド電極と、第2の面にグラウンド電極とは離間して配置された信号電極と、を備えるパッチアンテナであって、グラウンド電極は、その4つの頂点の各々の近傍に、矩形形状の頂点で交差する2つの辺のうち、一辺に設けられた1つのスリットと他辺に設けられた他のスリットと、を有する、ことを特徴とする。 According to the patch antenna of the third aspect of the present invention, the dielectric element having the first surface and the second surface facing the first surface is arranged on the first surface of the dielectric element. a ground electrode disposed on a second surface of a dielectric element and having a generally rectangular shape; and a signal electrode spaced apart from the ground electrode on the second surface. In the vicinity of each of the four vertices of the ground electrode, of the two sides that intersect at the vertices of the rectangular shape, one slit is provided on one side and another slit is provided on the other side. characterized by having

本発明の第4の態様によれば、上記第3の態様において、1つのスリットは、一辺からその一辺と概ね直交する方向に延在し、他のスリットは、他辺からその他辺と概ね直交する方向に延在する、ことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, one slit extends from one side in a direction substantially perpendicular to the one side, and the other slit extends from the other side to the other side substantially perpendicular to the other side. characterized by extending in the direction of

本発明の第5の態様のアンテナ装置によれば、上記第3の態様又は第4の態様において、グラウンド電極のいずれか1つの辺に切り欠き部を有し、切り欠き部に信号電極が配置される、ことを特徴とする。 According to the antenna device of the fifth aspect of the present invention, in the third aspect or the fourth aspect, the ground electrode has a notch on one side, and the signal electrode is arranged in the notch. characterized in that

本発明の第6の態様によれば、上記第3の態様から上記第5の態様までのいずれか1つの態様のパッチアンテナと、一表面を有し、それぞれが概ね矩形形状である4つのランドが一表面に配置されたプリント基板と、を備え、誘電体素子の第2の面とプリント基板の一表面とが互いに対向し、パッチアンテナのグラウンド電極の4つの頂点の近傍が、プリント基板の4つのランドに、それぞれ接続され、1つのスリットは、4つのランドのうちの対応する1つのランドの1つの辺に隣接して平行に延在し、他のスリットは、4つのランドの内の対応する1つのランドの1つの辺と直交する他の辺に隣接して平行に延在する、ことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, the patch antenna of any one aspect from the third aspect to the fifth aspect and four lands having one surface and each having a generally rectangular shape is disposed on one surface of the printed circuit board, the second surface of the dielectric element and the one surface of the printed circuit board face each other, and the vicinity of the four vertices of the ground electrode of the patch antenna is located on the printed circuit board. Each slit is connected to four lands, one slit extends parallel to and adjacent to one side of a corresponding one of the four lands, and the other slit extends in one of the four lands. It is characterized in that it extends parallel to and adjacent to another side perpendicular to one side of the corresponding one land.

本発明の第7の態様によれば、上記第6の態様において、4つの頂点の各々の近傍において、1つのスリットの長さは、1つのスリットが隣接するランドの1つの辺の長さよりも短く、他のスリットの長さは、他のスリットが隣接するランドの他の辺の長さよりも短い、ことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, in the vicinity of each of the four vertices, the length of one slit is longer than the length of one side of the land adjacent to the slit. The length of the other slit is shorter than the length of the other side of the land adjacent to the other slit.

本発明の第8の態様によれば、上記第7の態様において、4つの頂点の各々の近傍において、1つのスリットの長さは、1つのスリットが隣接するランドの1つの辺の長さの2分の1よりも長く、他のスリットの長さは、他のスリットが隣接するランドの他の辺の長さの2分の1よりも長い、ことを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, in the vicinity of each of the four vertices, the length of one slit is the length of one side of the land adjacent to the slit. longer than one-half, and the length of the other slit is longer than one-half of the length of the other side of the land adjacent to the other slit.

本発明の第9の態様によれば、上記第6の態様から上記第8の態様までのいずれか1つの態様において、グラウンド電極は、プリント基板の4つのランドに、それぞれ半田を介して接続されている、ことを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the sixth aspect to the eighth aspect, the ground electrode is connected to each of the four lands of the printed circuit board via solder. characterized in that

本発明の第10の態様によれば、上記第6の態様から上記第9の態様までのいずれか1つの態様において、4つのランドは、プリント基板の一表面の1つの導電層上に配置されたソルダーレジストの4つの開口により画定される、ことを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the sixth to ninth aspects, the four lands are arranged on one conductive layer on one surface of the printed circuit board. defined by four openings in the solder resist.

本発明の第11の態様によれば、上記第6の態様から上記第10の態様までのいずれか1つの態様において、4つのランドのそれぞれは、正方形からなる、ことを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the sixth to tenth aspects, each of the four lands is a square.

本発明の第12の態様によれば、上記第6の態様から上記第11の態様までのいずれか1つの態様において、グラウンド電極の外形は、正方形からなる、ことを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the sixth to eleventh aspects, the outer shape of the ground electrode is square.

本発明の第13の態様によれば、上記第6の態様から上記第12の態様までのいずれか1つの態様において、プリント基板は、4つのランドの内の互いに隣接する2つのランドの間に、2つのランドと一直線上に配置された矩形形状の更なるランドを含み、グラウンド電極は、更なるランドの1つの辺に隣接して平行に延在する更なる1つのスリットと、更なるランドの1つの辺と互いに対向する他の辺に隣接して平行に延在する更なる他のスリットと、を有する、ことを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in any one of the sixth aspect to the twelfth aspect, the printed circuit board has a , a rectangular-shaped further land aligned with the two lands, the ground electrode comprising a further slit extending parallel to and adjacent to one side of the further land, and the further land and another slit extending parallel to and adjacent to one side of and the other side facing each other.

本発明の第14の態様によれば、上記第6の態様から上記第13の態様までのいずれか1つの態様において、プリント基板の一表面に配置され、4つのランドのいずれとも電気的に分離されている信号用ランドを、更に有し、信号電極は、信号用ランドと接続されている、ことを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in any one aspect from the sixth aspect to the thirteenth aspect, the and a signal land connected to the signal electrode, wherein the signal electrode is connected to the signal land.

本発明の電子部品、パッチアンテナ及びそのパッチアンテナを備えるアンテナ装置によれば、溶融した半田が、グラウンド電極に沿って広範囲に広がることを防止することにより、表面張力による保持力を維持し、セルフアライメント効果が得られる。 According to the electronic component, the patch antenna, and the antenna device comprising the patch antenna of the present invention, by preventing molten solder from spreading over a wide range along the ground electrode, the holding force due to surface tension is maintained and the self- Alignment effect is obtained.

従って、大面積の電極を有する電子部品、すなわち、大面積のグラウンド電極を有する誘電体パッチアンテナを、高い位置精度をもってプリント基板に表面実装する技術を、低い製造コストで提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a technology for surface-mounting an electronic component having a large-area electrode, that is, a dielectric patch antenna having a large-area ground electrode, on a printed circuit board with high positional accuracy at low manufacturing cost.

図1は、一実施形態のパッチアンテナを透視した斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a patch antenna according to one embodiment. 図2は、一実施形態のパッチアンテナのグラウンド電極の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the ground electrode of the patch antenna of one embodiment. 図3は、一実施形態のアンテナ装置の分解図である。FIG. 3 is an exploded view of the antenna device of one embodiment. 図4は、一実施形態のパッチアンテナを透視したアンテナ装置の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the antenna device in which the patch antenna of one embodiment is seen through.

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、一実施形態のパッチアンテナ1を透視した斜視図である。パッチアンテナ1は、概ね扁平な直方体形状からなる誘電体素子2を備え、その内部に電波を受信するアンテナパターン(図では省略)を有する。 FIG. 1 is a perspective view of a patch antenna 1 according to one embodiment. The patch antenna 1 includes a dielectric element 2 having a substantially flat rectangular parallelepiped shape, and has an antenna pattern (not shown in the figure) for receiving radio waves therein.

このパッチアンテナ1は、例えば、表面実装用の電子部品であり、その基体を成す誘電体素子2は、扁平な直方体形状の互いに対向する上面と下面とをなす、第1の面2aと第2の面2bとを有する。この第1の面2aには放射電極3が配置され、第2の面にはグラウンド電極6及び信号電極4が配置されている。グラウンド電極6及び信号電極4は互いに離間しており、グラウンド電極6は、信号電極4とその近傍を除いて、第2の面2bの概ね全面を覆っている。 The patch antenna 1 is, for example, an electronic component for surface mounting, and a dielectric element 2 forming a base thereof has a first surface 2a and a second surface 2a forming a flat rectangular parallelepiped upper surface and a lower surface facing each other. and a surface 2b of A radiation electrode 3 is arranged on the first surface 2a, and a ground electrode 6 and a signal electrode 4 are arranged on the second surface. The ground electrode 6 and the signal electrode 4 are separated from each other, and the ground electrode 6 covers substantially the entire second surface 2b except for the signal electrode 4 and its vicinity.

図2は、一実施形態のパッチアンテナ1のグラウンド電極6の平面図である。グラウンド電極6は概ね矩形形状を呈する外形を有する。その外形は、例えば、正方形であってよい。グラウンド電極6の外形の1つの頂点6cの近傍には、当該頂点6cで交差する2つの辺のうち、一辺に設けられた1つのスリット6aと他辺に設けられた他のスリット6aとが設けられている。 FIG. 2 is a plan view of the ground electrode 6 of the patch antenna 1 of one embodiment. The ground electrode 6 has a substantially rectangular outer shape. Its outline may be, for example, square. In the vicinity of one vertex 6c of the outer shape of the ground electrode 6, one slit 6a provided on one side and another slit 6a provided on the other side of the two sides intersecting at the vertex 6c are provided. It is

1つのスリット6aは、グラウンド電極6の外形の一辺から内側へ向かって、当該一辺と概ね直交する方向で、グラウンド電極6を切り欠くように延在する。又、他のスリット6aは、グラウンド電極6の外形の他辺から内側へ向かって、当該他辺と概ね直交する方向で、グラウンド電極6を切り欠くように延在する。 One slit 6a extends inward from one side of the outer shape of the ground electrode 6 so as to cut the ground electrode 6 in a direction substantially orthogonal to the one side. Another slit 6a extends inward from the other side of the outer shape of the ground electrode 6 so as to cut the ground electrode 6 in a direction substantially perpendicular to the other side.

他の3つの頂点6cの各々の近傍にも同様に、1つのスリット6a及び他のスリット6aが、それぞれの対応する辺から内側へ向かって、当該それぞれの辺と概ね直交する方向で、グラウンド電極6を切り欠くように延在する。 Similarly, in the vicinity of each of the other three vertices 6c, one slit 6a and another slit 6a extend inward from each corresponding side in a direction substantially perpendicular to the respective side. It extends so that 6 is notched.

又、互いに隣接する2つの頂点6cを結ぶ1つの辺に設けられた2つのスリット6aの間には、グラウンド電極6の外形の当該1つの辺から内側へ向かって、当該1つの辺と概ね直交する方向で、グラウンド電極6を切り欠くように延在する、更なるスリット6bが設けられてよい。 Between the two slits 6a provided on one side connecting two vertices 6c adjacent to each other, a slit extending inward from the one side of the outer shape of the ground electrode 6 is substantially orthogonal to the one side. A further slit 6b may be provided which extends so as to cut through the ground electrode 6 in the direction of .

更に、互いに隣接する他の2つの頂点6cを結ぶ他の辺に設けられた2つのスリット6aの間には、グラウンド電極6の外形の他の辺から内側へ向かって、グラウンド電極6に凹部を形成するように窪ませた切り欠き部5が設けられ、その切り欠き部5の内部に信号電極4が配置されている。 Furthermore, between the two slits 6a provided on the other side connecting the other two vertices 6c adjacent to each other, the ground electrode 6 is formed with a concave portion extending inward from the other side of the outer shape of the ground electrode 6. A recessed cutout 5 is provided, and the signal electrode 4 is arranged inside the cutout 5 .

なお、グラウンド電極6は導電材料からなり、例えば、銀を主成分とする薄膜であってよい。この銀を主成分とする薄膜は、銀ペーストを誘電体素子2の第2の面2bに所定のパターンでスクリーン印刷し、印刷された銀ペーストを高温の熱処理により焼結して得ることができる。 The ground electrode 6 is made of a conductive material, and may be a thin film containing silver as a main component, for example. This thin film containing silver as a main component can be obtained by screen-printing a silver paste in a predetermined pattern on the second surface 2b of the dielectric element 2 and sintering the printed silver paste by heat treatment at a high temperature. .

スクリーン印刷は、印刷に不要な位置を乳剤などで固めて銀ペーストが透過しないように作製されたスクリーンを用いて行うことができる。例えば、誘電体素子2の第2の面2bにグラウンド電極6のパターンを転写するスクリーンを載置し、スクリーン上に銀ペーストを載せる。そして、スクリーン上でスキージを摺動されることで、銀ペーストがスクリーンを透過し、あらかじめスクリーンに描かれたパターンで、誘電体素子2の第2の面2bに印刷される。 Screen printing can be carried out using a screen that is produced by hardening areas not required for printing with an emulsion or the like so that the silver paste does not permeate. For example, a screen for transferring the pattern of the ground electrode 6 is placed on the second surface 2b of the dielectric element 2, and silver paste is placed on the screen. Then, by sliding the squeegee on the screen, the silver paste passes through the screen and is printed on the second surface 2b of the dielectric element 2 in a pattern previously drawn on the screen.

スクリーンの材料としては、ナイロン等の繊維、あるいはステンテレス等の細い金属からなる針金を織ったものを使用することができる。スクリーンは、印刷に不要な位置を乳剤などで固めるだけで容易に作製できるので、スリット6a及び切り欠き部5を有するグラウンド電極6並びに切り欠き部5の内部に配置された信号電極4、のパターン全体を1枚のスクリーン上に描画し得る。 As a material for the screen, fibers such as nylon, or woven wire made of thin metal such as stainless steel can be used. Since the screen can be easily produced by only hardening the unnecessary positions for printing with emulsion, etc., the pattern of the ground electrode 6 having the slit 6a and the notch 5 and the signal electrode 4 arranged inside the notch 5 The whole thing can be drawn on one screen.

次に、パッチアンテナ1をプリント基板10に搭載して構成されるアンテナ装置20について説明する。図3に、パッチアンテナ1とプリント基板10とからなるアンテナ装置20の分解図を示した。 Next, an antenna device 20 configured by mounting the patch antenna 1 on the printed circuit board 10 will be described. FIG. 3 shows an exploded view of the antenna device 20 comprising the patch antenna 1 and the printed circuit board 10. As shown in FIG.

プリント基板10の一表面11には、パッチアンテナ1の信号電極4と接続する信号用ランド12及びグラウンド電極6の4つの頂点の近傍に接続される4つのランド14が配置されている。プリント基板10は絶縁材料からなる基板と導電層とを交互に複数層積層した多層配線構造であってよい。信号用ランド12及び4つのランドのそれぞれは、その多層配線の最上層の配線層で形成することが好ましい。 A signal land 12 connected to the signal electrode 4 of the patch antenna 1 and four lands 14 connected to the vicinity of four vertexes of the ground electrode 6 are arranged on one surface 11 of the printed circuit board 10 . The printed circuit board 10 may have a multilayer wiring structure in which substrates made of an insulating material and conductive layers are alternately laminated in multiple layers. The signal land 12 and each of the four lands are preferably formed in the uppermost wiring layer of the multilayer wiring.

信号用ランド12は、プリント基板10の内部で、パッチアンテナ1から出力される信号を伝送する配線に電気的に接続されている。4つのランド14の各々は、プリント基板10の内部で接地電位を画定するグラウンド配線層に電気的に接続されている。信号用ランド12及び4つのランドのそれぞれは、電気的に互いに分離されている。 The signal land 12 is electrically connected to a wiring for transmitting a signal output from the patch antenna 1 inside the printed circuit board 10 . Each of the four lands 14 is electrically connected to a ground wiring layer defining a ground potential inside the printed board 10 . The signal land 12 and each of the four lands are electrically isolated from each other.

グラウンド電極6に接続されるランド14は原理的には1つでもよいが、パッチアンテナ1の接地電位をより安定なものするためには、グラウンド電極6とプリント基板10のグラウンド配線層との間の直列抵抗を極力低減すると共に、グラウンド電極6の平面方向に分布する直列抵抗の影響を最小化することが求められる。そのためには、少なくとも4つのランド14を設けて、それぞれをグラウンド電極6の4つの頂点6cの近傍に接続することが好適である。 In principle, one land 14 may be connected to the ground electrode 6, but in order to make the ground potential of the patch antenna 1 more stable, a land 14 may be connected between the ground electrode 6 and the ground wiring layer of the printed circuit board 10. It is required to reduce the series resistance of the ground electrode 6 as much as possible and to minimize the effect of the series resistance distributed in the planar direction of the ground electrode 6 . For that purpose, it is preferable to provide at least four lands 14 and connect them to the vicinity of the four vertexes 6c of the ground electrode 6, respectively.

又、プリント基板10の最上層の配線層に、4つのランド14を配置する領域の全体を覆う大面積の導電層を設置しておいて、その大面積の導電層の表面をソルダーレジストで覆い、導電層上の所定の位置に4つの開口を設けることで4つのランド14としてもよい。 In addition, a large-area conductive layer is provided on the uppermost wiring layer of the printed circuit board 10 so as to cover the entire area where the four lands 14 are to be arranged, and the surface of the large-area conductive layer is covered with a solder resist. Alternatively, four lands 14 may be provided by providing four openings at predetermined positions on the conductive layer.

更に、プリント基板10は、更なるランド14b及び中央ランド14cを含み得る。例えば、更なるランド14bは、4つのランド14のうち、互いに隣接する2つのランドの間に配置されてよい。又、中央ランド14cは、グラウンド電極6の中央付近と接続可能な位置に配置されてよい。これらの追加された更なるランド14b及び中央ランド14cは、上述のパッチアンテナ1の接地電位の更なる安定化に貢献する。 Additionally, printed circuit board 10 may include additional lands 14b and center lands 14c. For example, the additional land 14b may be arranged between two adjacent lands of the four lands 14 . Also, the central land 14 c may be arranged at a position connectable to the vicinity of the center of the ground electrode 6 . These added additional lands 14b and center lands 14c contribute to further stabilization of the ground potential of patch antenna 1 described above.

図4に、一実施形態のパッチアンテナ1をプリント基板10に搭載して構成されるアンテナ装置20を示す。パッチアンテナ1の誘電体素子2の実装面である第2の面2bとプリント基板10の一表面11が、互いに対向するように載置されている。 FIG. 4 shows an antenna device 20 configured by mounting the patch antenna 1 of one embodiment on a printed circuit board 10 . The second surface 2b, which is the mounting surface of the dielectric element 2 of the patch antenna 1, and the one surface 11 of the printed circuit board 10 are placed so as to face each other.

パッチアンテナ1のグラウンド電極6とランド14、更なるランド14b、中央ランド14cのそれぞれとが、ペースト半田をリフロー処理により溶融させた後、再度固化させることで、半田を介して機械的に固定すると共に電気的に接続する表面実装技術により載置される。信号電極4及び信号用ランド12も、グラウンド電極6と同一工程で同時に接続される。 The ground electrode 6 of the patch antenna 1, the land 14, the further land 14b, and the center land 14c are mechanically fixed through the solder by melting the solder paste by reflow treatment and solidifying it again. It is mounted by surface mount technology to electrically connect together. The signal electrode 4 and the signal land 12 are also connected in the same step as the ground electrode 6 at the same time.

パッチアンテナ1がプリント基板10に載置された状態では、グラウンド電極6の4つ頂点6cの内の1つ頂点6cの近傍において、1つのスリット6aはランド14の1つの辺に隣接して平行に延在し、他のスリット6aは、このランド14の1つの辺と直交する他の辺に隣接して平行に延在する。 When the patch antenna 1 is mounted on the printed circuit board 10, one slit 6a is adjacent to and parallel to one side of the land 14 in the vicinity of one of the four vertices 6c of the ground electrode 6. , and the other slit 6a extends parallel to and adjacent to another side perpendicular to one side of the land 14. As shown in FIG.

パッチアンテナ1をプリント基板10に表面実装する手順の一工程であるリフロー処理において、ランド14に印刷されたペースト半田が溶融される。溶融された半田は、プリント基板10側では各ランド14の領域内で保持され、パッチアンテナ1側ではグラウンド電極6の表面に沿って移動しようとする。しかし、グラウンド電極6の表面に沿う半田の移動は、1つのスリット6a及び他のスリット6aにより停止され、半田が広がる範囲は、それらのスリット6aの位置により画定される。 The paste solder printed on the land 14 is melted in a reflow process, which is one step in the procedure for surface-mounting the patch antenna 1 on the printed circuit board 10 . The melted solder is held within the area of each land 14 on the printed circuit board 10 side, and tries to move along the surface of the ground electrode 6 on the patch antenna 1 side. However, the movement of the solder along the surface of the ground electrode 6 is stopped by one slit 6a and the other slit 6a, and the extent to which the solder spreads is defined by the positions of those slits 6a.

その結果、グラウンド電極6とランド14との位置関係は、1つのスリット6aがランド14の1つの辺に対して平行な状態で隣接し、他のスリット6aがランド14の1つの辺と直交する他の辺に平行な状態で隣接するように、溶融された半田の表面張力により生じるセルフアライメント効果により位置合わせがなされる。 As a result, the positional relationship between the ground electrode 6 and the land 14 is such that one slit 6a is adjacent to one side of the land 14 in parallel, and the other slit 6a is perpendicular to one side of the land 14. Alignment is achieved by the self-alignment effect caused by the surface tension of the melted solder so as to be parallel and adjacent to the other side.

このセルフアライメント効果は、グラウンド電極6の4つの頂点6cの近傍の各々に、1つのスリット6a及び他のスリット6aを配置することでより顕在化する。又、グラウンド電極6の矩形形状の外形が、概ね正方形であるとき、前後左右及び回転方向の各方向に対して均等なセルフアライメント効果が得られ、より好適である。 This self-alignment effect becomes more conspicuous by arranging one slit 6a and another slit 6a near each of the four vertices 6c of the ground electrode 6. FIG. Further, when the rectangular outer shape of the ground electrode 6 is substantially square, a uniform self-alignment effect can be obtained in each of the front, rear, left, right, and rotational directions, which is more preferable.

セルフアライメント効果は、1つのスリット6a及び他のスリット6aのそれぞれの長さがランド14の各辺の長さと一致しているときに最も大きくなる。しかしながら、ランド14の各辺の長さと一致するまでスリット6aを延在させてしまうと、グラウンド電極6の頂点6cの近傍の部分が、グラウンド電極6の中央部分と切り離されて、グラウンド電極6としての本来の機能が損なわれる。 The self-alignment effect is maximized when the lengths of one slit 6a and the other slit 6a match the lengths of the sides of the land 14. FIG. However, if the slit 6a is extended to match the length of each side of the land 14, the portion near the vertex 6c of the ground electrode 6 is separated from the central portion of the ground electrode 6, and the ground electrode 6 becomes essential function is impaired.

従って、頂点6cの近傍の部分が切り離されない程度に、すなわち、グラウンド電極6の頂点6cの近傍の部分と中央部分との間の電気抵抗の増大による悪影響が顕在化しない程度に、頂点6cの近傍の部分と中央部分とを接続するグラウンド電極6の幅を確保する必要がある。そのゆえ、1つのスリット6a及び他のスリット6aのそれぞれの長さは、ランド14の各辺の長さよりも短くすることが必須である。 Therefore, the apex 6c is formed so that the portion in the vicinity of the apex 6c is not separated, that is, to the extent that an adverse effect due to an increase in electrical resistance between the portion in the vicinity of the apex 6c and the central portion of the ground electrode 6 does not become apparent. It is necessary to secure the width of the ground electrode 6 that connects the nearby portion and the central portion. Therefore, it is essential that the length of each of the slits 6a and the other slits 6a is shorter than the length of each side of the land 14. FIG.

一方、矩形形状のランド14上に溶融された半田が保持された状態では、ランド14の各辺の中点付近で、半田が横方向に拡がろうとする力が強くなる。従って、溶融した半田がグラウンド電極6の表面に沿って横方向の広がることを抑制してセルフアライメント効果を得るためには、1つのスリット6a及び他のスリット6aのそれぞれの長さは、少なくともランド14の各辺の長さの2分の1以上とすることが必要である。 On the other hand, when the molten solder is held on the rectangular land 14, the force that causes the solder to expand in the lateral direction increases near the midpoint of each side of the land 14. As shown in FIG. Therefore, in order to suppress the lateral spread of the melted solder along the surface of the ground electrode 6 and obtain the self-alignment effect, each length of one slit 6a and the other slit 6a should be at least land length. It is necessary to make it 1/2 or more of the length of each of the 14 sides.

又、ランド14の形状が正方形であるとき、表面張力によるセルフアライメント効果がランド14の4辺の方向に対して均等となり、より好適である。 Further, when the shape of the land 14 is square, the self-alignment effect due to the surface tension becomes uniform in the directions of the four sides of the land 14, which is more preferable.

プリント基板10に、互いに隣接する2つのランド14の間に、更なるランド14bが2つのランド14と一直線上に並ぶように配置されているとき、グラウンド電極6に、更なるランド14bの1つの辺に隣接して平行に延在する1つの更なるスリット6bと、更なるランド14bの1つの辺と互いに対向する他の辺に隣接して平行に延在する他の更なるスリット6bが配置されてよい。 When a further land 14b is arranged between two lands 14 adjacent to each other on the printed circuit board 10 so as to be aligned with the two lands 14, the ground electrode 6 is provided with one of the further lands 14b. One further slit 6b extending parallel and adjacent to the side and another further slit 6b extending parallel and adjacent to one side of the further land 14b and the other side facing each other are arranged. may be

ここで、パッチアンテナ1の信号電極4と信号用ランド12との接続も、グラウンド電極6とランド14とを半田リフローにより接続する実装工程において、同時に行われることが好ましい。同時に行われることで、グラウンド電極6とランド14とのセルフアライメント効果により、信号電極4と信号用ランド12との位置合わせ精度も向上する。 Here, it is preferable that connection between the signal electrode 4 of the patch antenna 1 and the signal land 12 is also performed at the same time as the mounting process for connecting the ground electrode 6 and the land 14 by solder reflow. By performing the alignment at the same time, the alignment accuracy between the signal electrode 4 and the signal land 12 is also improved due to the effect of self-alignment between the ground electrode 6 and the land 14 .

以上説明したとおり、本発明の電子部品、パッチアンテナ及びそのパッチアンテナを備えるアンテナ装置によれば、溶融した半田が、グラウンド電極に沿って広範囲に広がることを防止することにより、表面張力による保持力を維持し、セルフアライメント効果が得られる。 As described above, according to the electronic component, the patch antenna, and the antenna device including the patch antenna of the present invention, the molten solder is prevented from spreading over a wide range along the ground electrode, and the holding force due to the surface tension is reduced. is maintained, and a self-alignment effect is obtained.

従って、大面積の電極を有する電子部品、すなわち、大面積のグラウンド電極を有する誘電体パッチアンテナを、高い位置精度をもってプリント基板に表面実装する技術を、低い製造コストで提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a technology for surface-mounting an electronic component having a large-area electrode, that is, a dielectric patch antenna having a large-area ground electrode, on a printed circuit board with high positional accuracy at low manufacturing cost.

1 パッチアンテナ
2 誘電体素子
2a 第1の面
2b 第2の面
3 放射電極
4 信号電極
5 切り欠き部
6 グラウンド電極
6a スリット
6b 更なるスリット
6c 頂点
10 プリント基板
11 一表面
12 信号用ランド
14 ランド
14b 更なるランド
15 ランドの辺
20 アンテナ装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 patch antenna 2 dielectric element 2a first surface 2b second surface 3 radiation electrode 4 signal electrode 5 notch 6 ground electrode 6a slit 6b further slit 6c vertex 10 printed circuit board 11 one surface 12 signal land 14 land 14b further land 15 side of land 20 antenna device

Claims (12)

第1の面と、前記第1の面と対向する第2の面と、を有する誘電体素子と、
前記誘電体素子の前記第1の面に配置された放射電極と、
前記誘電体素子の前記第2の面の概ね全面を覆うように配置され、概ね矩形形状を有するグラウンド電極と、
前記第2の面に前記グラウンド電極とは離間して配置された信号電極と、を備えるパッチアンテナであって、
前記グラウンド電極は、その4つの頂点の各々の近傍に、矩形形状の頂点で交差する2つの辺のうち、一辺から内側へ向かって前記電極を切り欠くように延在するように設けられた1つのスリットと他辺から内側へ向かって前記電極を切り欠くように延在するように設けられた他のスリットと、を有し、
前記グラウンド電極のいずれか1つの辺は、当該辺から内側に向かって凹部を形成するように窪ませた切り欠き部を有し、前記切り欠き部に前記信号電極が配置される、パッチアンテナ。
a dielectric element having a first surface and a second surface facing the first surface;
a radiation electrode disposed on the first surface of the dielectric element;
a ground electrode having a substantially rectangular shape disposed so as to cover substantially the entire second surface of the dielectric element;
A patch antenna comprising a signal electrode spaced apart from the ground electrode on the second surface,
The ground electrode is provided in the vicinity of each of the four vertices so as to extend inward from one of the two sides that intersect at the vertices of the rectangular shape so as to cut out the electrode. having one slit and another slit extending inwardly from the other side so as to cut out the electrode ,
A patch antenna according to claim 1, wherein any one side of the ground electrode has a cutout portion recessed inwardly from the side to form a concave portion, and the signal electrode is arranged in the cutout portion.
前記1つのスリットは、前記一辺から前記一辺と概ね直交する方向に延在し、前記他のスリットは、前記他辺から前記他辺と概ね直交する方向に延在する、請求項に記載のパッチアンテナ。 2. The slit according to claim 1, wherein said one slit extends from said one side in a direction substantially perpendicular to said one side, and said other slit extends from said other side in a direction substantially perpendicular to said other side. patch antenna. 第1の面と、前記第1の面と対向する第2の面と、を有する誘電体素子と、
前記誘電体素子の前記第1の面に配置された放射電極と、
前記誘電体素子の前記第2の面に配置され、概ね矩形形状を有するグラウンド電極と、
前記第2の面に前記グラウンド電極とは離間して配置された信号電極と、を備えるパッチアンテナであって、
前記グラウンド電極は、その4つの頂点の各々の近傍に、矩形形状の頂点で交差する2つの辺のうち、一辺に設けられた1つのスリットと他辺に設けられた他のスリットと、を有する、パッチアンテナと、
一表面を有し、それぞれが概ね矩形形状である4つのランドが前記一表面に配置されたプリント基板と、を備え、
前記誘電体素子の前記第2の面と前記プリント基板の前記一表面とが互いに対向し、前記パッチアンテナの前記グラウンド電極の前記4つの頂点の近傍が、前記プリント基板の前記4つのランドに、それぞれ接続され、
前記1つのスリットは、前記4つのランドのうちの対応する1つのランドの1つの辺に隣接して平行に延在し、前記他のスリットは、前記4つのランドの内の対応する1つのランドの前記1つの辺と直交する他の辺に隣接して平行に延在し、
前記4つの頂点の各々の近傍において、
前記1つのスリットの長さは、前記1つのスリットが隣接するランドの前記1つの辺の長さよりも短く、前記他のスリットの長さは、前記他のスリットが隣接するランドの前記他の辺の長さよりも短い、アンテナ装置
a dielectric element having a first surface and a second surface facing the first surface;
a radiation electrode disposed on the first surface of the dielectric element;
a ground electrode disposed on the second surface of the dielectric element and having a generally rectangular shape;
A patch antenna comprising a signal electrode spaced apart from the ground electrode on the second surface,
The ground electrode has, in the vicinity of each of its four vertices, one slit provided on one side and another slit provided on the other side of the two sides that intersect at the vertices of the rectangular shape. , a patch antenna , and
a printed circuit board having a surface and having four generally rectangular lands disposed on the surface;
the second surface of the dielectric element and the one surface of the printed circuit board face each other, and the vicinity of the four vertices of the ground electrode of the patch antenna are connected to the four lands of the printed circuit board, connected to each
The one slit extends parallel to and adjacent to one side of one corresponding land out of the four lands, and the other slit extends in parallel to one corresponding land out of the four lands. extending parallel to and adjacent to another side perpendicular to said one side of
In the vicinity of each of the four vertices,
The length of the one slit is shorter than the length of the one side of the land adjacent to the one slit, and the length of the other slit is the other side of the land adjacent to the other slit. An antenna device that is shorter than the length of the
前記1つのスリットは、前記一辺から前記一辺と概ね直交する方向に延在し、前記他のスリットは、前記他辺から前記他辺と概ね直交する方向に延在する、請求項3に記載のパッチアンテナ。 4. The method according to claim 3, wherein said one slit extends from said one side in a direction substantially perpendicular to said one side, and said other slit extends from said other side in a direction substantially perpendicular to said other side. patch antenna. 前記グラウンド電極のいずれか1つの辺に切り欠き部を有し、前記切り欠き部に前記信号電極が配置される、請求項3又は4に記載のパッチアンテナ。 5. The patch antenna according to claim 3, wherein said ground electrode has a notch on one side thereof, and said signal electrode is arranged in said notch. 前記4つの頂点の各々の近傍において、
前記1つのスリットの長さは、前記1つのスリットが隣接するランドの前記1つの辺の長さの2分の1よりも長く、前記他のスリットの長さは、前記他のスリットが隣接するランドの前記他の辺の長さの2分の1よりも長い、請求項3から5までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。
In the vicinity of each of the four vertices,
The length of the one slit is longer than half the length of the one side of the land adjacent to the one slit, and the length of the other slit is greater than the length of the side of the land adjacent to the other slit. 6. Antenna device according to any one of claims 3 to 5 , longer than half the length of said other side of the land.
前記グラウンド電極は、前記プリント基板の前記4つのランドに、それぞれ半田を介して接続されている、請求項3から6までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。 7. The antenna device according to any one of claims 3 to 6 , wherein said ground electrode is connected to each of said four lands of said printed circuit board via solder. 前記4つのランドは、前記プリント基板の前記一表面の1つの導電層上に配置されたソルダーレジストの4つの開口により画定される、請求項3から7までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。 The antenna device according to any one of claims 3 to 7, wherein said four lands are defined by four openings of a solder resist arranged on one conductive layer of said one surface of said printed circuit board. . 前記4つのランドのそれぞれは、正方形からなる、請求項3から8までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。 9. Antenna device according to any one of claims 3 to 8 , wherein each of said four lands consists of a square. 前記グラウンド電極の外形は、正方形からなる、請求項3から9までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。 10. The antenna device according to any one of claims 3 to 9 , wherein the ground electrode has a square profile. 前記プリント基板は、前記4つのランドの内の互いに隣接する2つのランドの間に、前記2つのランドと一直線上に配置された矩形形状の更なるランドを含み、
前記グラウンド電極は、前記更なるランドの1つの辺に隣接して平行に延在する更なる1つのスリットと、前記更なるランドの前記1つの辺と互いに対向する他の辺に隣接して平行に延在する更なる他のスリットと、を有する、請求項3から10までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。
The printed circuit board includes an additional rectangular land arranged between two lands adjacent to each other among the four lands and aligned with the two lands,
The ground electrode has a further slit extending parallel to and adjacent to one side of the further land and another side of the further land that is adjacent to and parallel to the one side of the further land. 11. Antenna device according to any one of claims 3 to 10 , comprising a further slit extending into the .
前記プリント基板の前記一表面に配置され、前記4つのランドのいずれとも電気的に分離されている信号用ランドを、更に有し、
前記信号電極は、前記信号用ランドと接続されている、請求項3から11までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。
further comprising a signal land disposed on the one surface of the printed circuit board and electrically isolated from any of the four lands;
The antenna device according to any one of claims 3 to 11 , wherein said signal electrode is connected to said signal land.
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